CN102059358B - 振动车削刀架头 - Google Patents

Abstract

一种振动车削刀架头，有位于底板与盖板之间的刀架体，底板和盖板紧固在刀架体上，底板一侧有⊥形槽，槽中装有可在该⊥形槽中移动的前、后两个⊥形支撑块；盖上开有同⊥形槽相对应的T形槽，该槽中装有对应于两个⊥形支撑块的T形下压块，且T形下压块的下端和⊥形支撑块的上端位于底板盖板之间；T形槽中还装有对应于两个T形下压块的两个上压块，各上压块有紧固螺钉穿过其上的螺孔而与上压块螺纹连接；紧固螺钉上端位于盖板对应的开口槽中。它根据刀杆节点位置的变化，移动压板而准确压在刀杆节点上，以有效克服节点偏移带来的各种不利影响。

Description

振动车削刀架头

技术领域

本发明涉及超声振动机械切削装置，特别是振动车削夹持弯曲刀杆振动的刀架头。

背景技术

切削加工是机器制造业中被广泛应用制造机器零件的基本方法和主要生产环节，这种切削方法称之为普通切削。普通切削加工虽然产生较大的切削力和较高的切削温度，对硬、脆材料也难以加工，存在切削质量差等弊病，但这种方法一直延续至今不可缺少。

近年来，随着科学技术的发展，人们把现代技术和传统的切削工艺结合起来，在普通切削加工的基础上，利用一些物理和化学作用，试验研究出新的切削方法，如振动切削等。振动切削实质是在传统切削过程中给刀具(或工件)加上某种有规律、可控的振动，使切削用量中的切削速度v或走刀量s、吃刀深度t等按某种规律变化，形成一种本质上新颖的切削方法。迄今为止，世界各国虽然在对振动切削的某些解释上，对某些参数的选择上有着不同差别，但对振动切削的工艺效果上的公认都是一致的：①切削力大大减小，由于摩擦系数大大降低，超声振动切削力下降到普通切削力的1/10；②切削温度低，切削平均温度仅为40℃左右，切屑完全无氧化变色；③表面光洁度高，较之普通切削，光洁度可提高4-5级；④加工精度高，可提高1-2个精度等级；⑤刀具耐用度大大提高，一般可使刀具寿命提高几倍至几十倍；⑥排屑顺利；⑦硬、脆等难加工的材料得到解决等。

我国上世纪六十年代末期，有高校及科研机构曾对振动切削进行过试验研究，取得了良好的效果。由于我国特定的历史条件，十多年来中断了这项新技术的研究，至上世纪七十年代末，在振动攻丝，振动磨削试验研究取得了一定成果。本人在上世纪九十年代中期对振动切削也进行过一些试验，国际上，日本、美国、俄罗斯、英国、法国等先进国家，已在生产中得到较为广泛的应用。但在我国应用的实例还极少，究其原因是：振动切削是一项边缘科学，许多切削工作者对振动切削的实质还不太了解，加之，振动系统的调试有一定难度，特别是切削刀具的调整难度更大一些，而且调试过程麻烦，缺乏经验，故而影响实际应用。

众所周知，超声振动切削装置包括超声波电源，换能器、变幅杆、刀杆、刀具及刀架等组成。根据振动切削原理，整个声振系统必须达到共振，当换能器、变幅杆、刀杆及刀头链接为一体后，即可接超声波发生器进行试振，一般情况下，若以上几项连接无问题时，整个声振系统应能正常工作。试验研究表明，在整个声振系统中，超声波电源，换能器，变幅杆三者部分连接后，要达到事先设计的共振率频较为容易，若将刀杆、刀头与刀架连接后要达整个声振系统共振，并正常工作，必须耐心、细致地对弯曲刀杆进行反复的修改、试振，因为，这一部分是整个声振系统中最关键的一环，整个声振系统能否正常工作，决定弯曲刀杆的设计，装夹正确与否。因为它在很大程度上决定整个弯曲振动系统工作的稳定性。虽然弯曲刀杆在设计时，对刀杆的截面、长度、固有频率以及波节位置等，已经给出了理论值，但在加工制造和安装中产生误差，因而会影响原有的固有频率和波节的偏移。波节位置偏移，而不能在波节处压紧时，将直接导致刀尖振幅减小，波节固定处发热，刀架产生振动，声能损失大等现象，整个声振系统无法进行正常工作。在实际应用中、弯曲刀杆装夹在刀架上，一般采用销子固定法，压板式固定法和在刀杆上直接制作压块，这些装夹方法有一个最大的弊病，就是当波节偏移时，无法进行有效的针对性的调节。文献CN2045345U记载的刀杆固定是压板式，倘若两个波节距离变动或偏移，压板就无法压在波节上。文献CN214707Y也同样存在这个问题。销子固定法及事先在刀杆上直接制作压块法更是不可取的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提出一种振动车削刀架头，它根据刀杆节点位置的变化，移动压板而准确压在刀杆节点上，以有效克服节点偏移带来的各种不利影响。

本发明的技术方案是，所述振动车削刀架头有位于底板与盖板之间的刀架体，底板和盖板用螺钉紧固在刀架体上，底板一侧有开口向上的⊥形槽，所述⊥形槽中装有可在该⊥形槽中移动的前、后两个⊥形支撑块；盖板上开有同所述⊥形槽相对应且开口向下的T型槽，该T型槽中装有对应于两个⊥形支撑块的T型下压块，且T型下压块的下端和⊥形支撑块的上端位于底板与盖板之间；T型槽中还装有对应于两个T型下压块的两个上压块，各上压块有螺钉穿过上压块的螺孔而与上压块螺纹连接；紧固螺钉上端位于盖板对应的开口槽中。

以下对本发明做出进一步说明。

如图2，实际使用时，刀杆8放在⊥形支撑块4和T型下压块5之间，旋紧螺钉7则⊥形支撑块4和T型下压块5将刀杆8压紧；由于⊥形支撑块4和T型下压块5可在相应的⊥形槽和T型槽中移动，故可将其调整为准确压在节点上。

本发明针对声振系统中刀杆装夹方法是否正确关系整个声振系统能否正常工作的关键，提供一种调整方便的专用刀架。振动车削在生产中的应用，首先是在普通车床上进行的。刀杆通过压板紧固在刀架上，这种装夹方式可看成是两端自由的弯曲振动，刀杆各部分的尺寸都经过计算后确定的，根据振动学可知，具有不同截面F，长度为L的矩形刀杆，其固有频率是不同的，并有不同振型，图3、图4、图5分别为一阶，二阶，三阶弯曲振型，设计计算刀杆时须考虑振型系数A，振型系数是随振型不同而有差异的。振型不同，节点的个数及位置分别是不同的，各节点间的距离也都不同，刀杆装夹时，根据节点的位置需设计不同长度的压板。图6为三阶弯曲振型刀杆，它有四个节点，根据图5振型标示计算出各节点的位置及距离。(该刀杆设计计算公式未列出)

节点计算出来后，用白色或红色油漆在刀杆上进行标记，试振时，可用手触模各节点应没有振动感觉，或通过压电式传感器测量其各节点的振幅，振幅为零时，即为节点。测量刀尖振幅时，也可用以上传感器进行测量。

图7为用于压紧I、II点的压板，图8为用于I、III点的压板。上述刀杆是通过理论计算出来的。实际装夹时，要通过试振来确定舍取，若在制造和安装刀杆中产生误差，将使波节位置产生偏移，原设计加工的压板可能都不能压在节点上，需要重新设计制造加工适用节点变化的压板。否则，由于节点偏移将导致刀尖振动幅小，节点固定处发热，刀架产生振动，声能损失增多等现象。致使整个声振系统工作不稳定。需要重新进行调整，调整是麻烦的，势必影响振动切削的推广。

本发明针对以上问题提出的振动车削专用刀架，较好地解决了节点偏移带来的种种不利影响。专用刀架结构如图1和图2所示，它根据刀杆节点位置的变化，移动⊥形支撑块4、T型下压块5、上压板6和紧固螺钉7的位置，即可解决这个问题，在任何情况下调整方便，无须重新制作压板而增加制造成本。

由以上可知，本发明为一种振动车削刀架头，它根据刀杆节点位置的变化，移动压板而准确压在刀杆节点上，以有效克服节点偏移带来的各种不利影响。

附图说明

图1是本发明一种实施例的俯视结构示意图；

图2是图1中A-A向剖视结构；

图3、图4、图5分别是刀杆不同节点位置图示；

图6是一种实施例的刀杆节点位置示意图；

图7和图8分别是可压制不同节点的两种压板示意图。

在图中：

1-刀架体，2-盖板，3-底板，

4-⊥形支撑块，5-T型下压块，6-上压块，

7-紧固螺钉，8-刀杆，9-支撑块，

10-螺钉，11-螺钉，12-开口槽。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明所述振动车削刀架头的组成是，有位于底板3与盖板2之间的刀架体1，底板3和盖板2用螺钉11紧固在刀架体1上，底板3一侧有开口向上的⊥形槽，所述⊥形槽中装有可在该⊥形槽中移动的前、后两个⊥形支撑块4；盖板2上开有同所述⊥形槽相对应且开口向下的T型槽，该T型槽中装有对应于两个⊥形支撑块4的T型下压块5，且T型下压块5的下端和⊥形支撑块4的上端位于底板3与盖板2之间；T型槽中还装有对应于两个T型下压块5的两个上压块6，各上压块6有紧固螺钉7穿过上压块6的螺孔而与上压块6螺纹连接；紧固螺钉7上端位于盖板2对应的开口槽12中。

为增加刀架体的刚性，可在盖板2和底板3之间并于开有T型槽一侧设置支撑块9；支撑块9可设置三个，各用内六角螺钉紧固在盖板2和底板3上，这种结构加工简单，使用方便，刚性好。

T型下压块5和⊥形支撑块4的凸面高度应伸出T型槽3-5mm，为适用不同厚度的刀杆8的需要，盖板2的T型槽内高度应大一些，留出空间以便T型下压块5和上压块6的调整，⊥形支撑块4的上平面与T型槽下平面应留出1-2mm间隙，以便调整刀尖的高度。刀杆压在⊥形支承块4凸面时，应使刀杆8上的刀具顶部(即刀尖)一定要低于车床旋转中心0.015-0.02mm，设计计算刀杆8厚度时应特别引起注意。为减少刀杆8的固有频率的偏移，以及声能损失，⊥形支承块4和T型下压块5的凸面与刀杆接触面应尽量小一些。同时，在盖板2的T型槽两端各铣一缺口，以便装入T型下压块5和上压块6，两缺口不要连通，应留有一定宽度，从盖板2的刚性考虑，宽度尽量留大一些，此宽度可按一阶弯曲共振两个节点的间距来确定。

该专用刀架可安装在各型号卧式车床上，取代原车床刀架(此刀架取下后需要时仍可重新装上使用)，专用刀架与车床联接的具体结构，可按原刀架连接结构设计。整个声振系统通过一个支架安装在专用刀架后面，变幅杆直接和刀杆另一端连接。

Claims (3)

1.一种振动车削刀架头，有位于底板（3）与盖板（2）之间的刀架体（1），底板（3）和盖板（2）用螺钉（11）紧固在刀架体（1）上，其特征是，底板（3）一侧有开口向上的⊥形槽，所述⊥形槽中装有可在该⊥形槽中移动的前、后两个⊥形支撑块（4）；盖板（2）上开有同所述⊥形槽相对应且开口向下的T型槽，该T型槽中装有对应于两个⊥形支撑块（4）的两个T型下压块（5），且T型下压块（5）的下端和⊥形支撑块（4）的上端位于底板（3）与盖板（2）之间；T型槽中还装有对应于两个T型下压块（5）的两个上压块（6），各上压块（6）有紧固螺钉（7）穿过上压块（6）的螺孔而与上压块（6）螺纹连接；紧固螺钉（7）上端位于盖板（2）开口槽（12）中。

2.根据权利要求1所述振动车削刀架头，其特征是，在盖板（2）和底板（3）之间并于开有T型槽一侧设置支撑块（9）。

3.根据权利要求1所述振动车削刀架头，其特征是，在盖板（2）的T型槽两端各铣一缺口。

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